一种锥体形管束支撑件及采用该管束支撑件的管壳式热交换器，支撑件为两端均呈圆锥抛物面的橄榄形结构，或是一端呈圆锥抛物面，另一端呈平面的子弹形结构。管壳式热交换器有：筒状外壳，和两端分别通过左侧管板及右侧管板轴向设置在外壳内的多根换热管，多根换热管之间设置有多个锥体形管束支撑件，多根换热管和多个锥体形管束支撑件通过带箍收拢固定。多根换热管是按三角形或正方形的规则排列设置，锥体形管束支撑件设置在按三角形或正方形规则排列的换热管之间。本发明专利技术结构简单、容易实施、制造费用很低，能够实现单壳程纯逆流换热，或双数壳程的流体换热。橄榄形支撑件把轴向流动时壳侧固定截面积变成缩-扩型变截面流动，这将大幅提高壳侧的对流换热能力。
Conical tube bundle support and shell and tube heat exchanger using the bundle support
A cone-shaped bundle support member and the support member of the shell and tube heat exchanger, support for both ends of a ganlanxing structure of conical paraboloid, or one end is a conical paraboloid, the other end is a bullet shaped planar structure. Shell and tube heat exchanger with cylindrical shell, and both ends of the left and right side of the tube tube plate through a plurality of axial plate arranged in the casing tube, a cone-shaped tube support piece is arranged between a plurality of heat exchange tubes, a plurality of heat exchange tubes and a plurality of conical tube bundle support member of the band folded fixed. The plurality of heat exchange tubes are arranged in a regular arrangement according to a triangle or a square, and a cone shaped tube bundle supporting member is arranged between the heat exchange tubes arranged in a triangle or square rule. The invention has the advantages of simple structure, easy implementation, low manufacturing cost, can realize the single shell pure counterflow heat exchanger, fluid or dual shell heat exchanger. The olive shaped support will change the cross-sectional area of the shell when it is in axial flow into a contraction expansion type variable cross-section flow, which will greatly improve the convective heat transfer capability of the shell side.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种管壳式热交换器。特别是涉及一种用于非折流板和非折流杆，壳 程纵向流动的管壳式换热器的传热强化和减阻-减震的锥体形管束支撑件及采用该管束 支撑件的管壳式热交换器。
技术介绍
在单相换热领域中，工业上大量使用的管壳式热交换器仍以用折流板作为管子支 承结构的居多，折流板有多种型式，但无论哪一种，都不同程度地存在壳侧流动阻力大，因 横向绕流导致管子的诱导震动，换热效果不理想等缺陷。针对上述缺点进行改进提出的折 流杆(或扁钢支撑条)管壳式换热器，通过设置在管子周围的杆(或扁钢条)解决管束震 动问题，将壳侧流体的径向折流变为轴向主导流动，流体反复多次绕流圆柱形或方柱形的 折流杆(或扁钢条)使壳侧换热有所增强。但这类绕流的形状阻力仍旧比较大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种既能够消除管束的诱导震动，同时具有 良好的单相流体对流强化传热效果，且流动阻力更低的壳侧轴向流动型的锥体形管束支撑 件及采用该管束支撑件的管壳式热交换器。本专利技术所采用的技术方案是一种锥体形管束支撑件及采用该管束支撑件的管壳 式热交换器。其中，管壳式热交换器用锥体形管束支撑件，该锥体形管束支撑件为两端均呈 圆锥抛物面的橄榄形结构。所述橄榄形结构两端的圆锥抛物面的锥角角度相同。所述橄榄形结构两端的圆锥抛物面的锥角角度不相同。所述的管壳式热交换器用锥体形管束支撑件，该锥体形管束支撑件为一端呈圆锥 抛物面，另一端呈平面的子弹形结构。采用管束支撑件的管壳式热交换器，包括有筒状外壳，和两端分别通过左侧管板 及右侧管板轴向设置在外壳内的多根换热管，所述的多根换热管之间设置有多个锥体形管 束支撑件，所述的多根换热管和多个锥体形管束支撑件通过带箍收拢固定。所述的多根换热管是按三角形或正方形的规则排列设置，所述的锥体形管束支撑 件设置在按三角形或正方形规则排列的换热管之间。位于换热管之间的同一排的各锥体形管束支撑件之间形成有间隔。所述的换热管的管壁为光滑壁面管壁结构，或为具有横纹槽的管壁结构或为螺旋 槽的管壁结构。位于同一排的多个锥体形管束支撑件通过设定长度的细金属丝相连接以定位。位于该管壳式热交换器同一横断面上的多个锥体形管束支撑件通过细金属丝连 接成网状以定位。本专利技术的锥体形管束支撑件及采用该管束支撑件的管壳式热交换器，能够实现单壳程纯逆流换热，同时也适用于双数(2，4，6，8……)壳程的流体换热。本专利技术具有如下特点 ①用橄榄形支撑件并配以管束外围的带箍作为换热管的固定和减震元件，结构简 单、容易实施、制造费用很低；②对于壳侧轴向流动，橄榄形支撑件的形状阻力最小，换热器 壳侧的流动阻力比折流板和折流杆更低；③其最主要的优势在于橄榄形支撑件把轴向流 动时壳侧固定截面积变成缩-扩型变截面流动，这种由变截面流道引发的径向速度分量将 大幅提高壳侧的对流换热能力，尤其是在高粘度低雷诺数的情况下；④上述两条结合在一 起，达到了以最低的流动阻力为代价，获得最大的壳侧强化传热效果；⑤无疑，因为壳侧是 彻底的轴向流动，所以这种管壳式换热器完全能实现纯逆流换热，从而在传热温差方面获 得最大利益；⑥这种技术的主要目标是强化壳侧换热，但它也能够同时兼顾管侧的换热强 化在两侧流体换热能力相差并不悬殊的情况下，通过采用横纹槽管或螺旋槽管，管内侧换 热也同时得到增强，且不会对管外侧带来任何不利的影响。附图说明 图1是本专利技术橄榄形管束支撑件的结构示意图；图2是图1的A-A剖视图；图3是本专利技术子弹形管束支撑件的结构示意图；图4是图3的A-A剖视图；图5是本专利技术管壳式热交换器的结构示意图；图6是本专利技术管束支撑件在顺排换热管中的断面位置示意图； 图7是换热管外围的带箍示意图；图8是本专利技术管束支撑件在三角形排列换热管中的断面位置示意图；图9是横纹槽管式换热管的结构示意图；图10是螺旋槽管式换热管的结构示意图。 其中1；换热管 2:管侧流体入口管 3左封头 4 左侧管板5外壳 6 壳侧流体入口管7右侧管板 8 右封头9 管侧流体出口管 10:带箍11锥体形管束支撑件 12 壳侧流体出口管13 圆锥抛物面结构14 平面结构 15 横纹槽 16 螺旋槽具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术的锥体形管束支撑件及采用该管束支撑件的管 壳式热交换器做出详细说明。如图1、图2所示，本专利技术的管壳式热交换器用锥体形管束支撑件结构是两端均呈 圆锥抛物面13的橄榄形结构。所述橄榄形结构两端的圆锥抛物面13的锥角角度相同，或者是所述橄榄形结构 两端的圆锥抛物面13的锥角角度不相同。如图3、图4所示，本专利技术的管壳式热交换器用锥体形管束支撑件结构是为一端呈 圆锥抛物面13，另一端呈平面14的子弹形结构。如图5、图6所示，采用如上所述的管束支撑件的管壳式热交换器，包括有筒状外 壳5，所述的外壳5上分别设置有用于与外壳5内部连通的壳侧流体入口管6和壳侧流体出 口管12，沿外壳5的轴向设置在外壳5内的多根换热管1，分别固定在外壳5两端用于支撑 多根换热管1两端的左侧管板4和右侧管板7，通过螺栓固定在左侧管板4上并具有与换热 管1连通的管侧流体入口管2的左封头3，通过螺栓固定在右侧管板7上并具有与换热管1 连通的管侧流体出口管9的右封头8，所述的各换热管1之间设置有多个锥体形管束支撑 件11，如图5、图7所示，所述的多根换热管1和多个锥体形管束支撑件11通过带箍10收 拢固定。任意相邻4根(正方形排列时)或3根(三角形排列时)换热管1之间的同一排 的各锥体形管束支撑件11之间形成有间隔，即沿换热管轴线按一定节距布置，同一排的管 束支撑件用固定长度的细金属丝相连接以定位，或者位于同一横断面的管束支撑件由细金 属丝连接成网状。管束支撑件的疏密程度由流体粘度、壳侧雷诺数和对换热器壳侧阻降的 要求确定。如图6、图7、图8所示，所述的多根换热管1是按三角形或正方形的规则排列设 置，所述的锥体形管束支撑件11设置在按三角形或正方形规则排列的换热管之间。每个锥体形管束支撑件均位于正方形顺排换热管单元的中间。从断面看，除边缘 换热管以外，每个内部换热管均与4个锥体形管束支撑件为邻，并与其相接触(按图6、图7 所示的正方形排列时)，或每个内部换热管均与6个锥体形管束支撑件为邻，并与其相接触 (按图8所示的三角形排列时)。或者说，每个内部的锥体形管束支撑件也都与4根换热管 (正方形排列时)或3根换热管(三角形排列时)为邻并与其相接触。在锥体形管束支撑 件的轴线上，根据换热器轴向长度和布置密度，有若干锥体形管束支撑件用固定长度的细 金属丝相连接以定位，或者将位于换热器同一横断面的锥体形管束支撑件用细金属丝连接 成网状以定位。锥体形管束支撑件的材质可以根据需要选取，一般地做成空心状以减轻重 量(如图2、图4所示)。整个换热器的换热管可以用外围的带箍来协助定位并减震。带箍 按一定的轴向间隔布置。所述的换热管1的管壁为光滑壁面管壁结构，或如图9所示为具有横纹槽15的管 壁结构，或如图10所示为螺旋槽16的管壁结构。本专利技术所述的管壳式热交换器，当所述壳侧纵向流动的管壳式换热器用于高粘 度壳侧流体时，换热管宜采用光管。锥体形管束支撑件使壳侧沿轴线方向具有周期性收 缩_扩张型流道，由此导致壳侧流体具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种管壳式热交换器用锥体形管束支撑件，其特征在于：该锥体形管束支撑件为两端均呈圆锥抛物面（１３）的橄榄形结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵镇南，李惟毅，高小明，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12
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